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Aug 01, 2023

채워라

우주 주유소에 대한 야심찬 계획은 위성의 수명을 연장할 수 있습니다.

우주 주유소에 대한 야심찬 계획은 위성의 수명을 연장할 수 있습니다.

봄날 저녁 9시 20분10년 전, 포클랜드 제도 주민들은 불 같은 물체가 하늘을 가르며 남대서양을 향해 곤두박질치며 부서지는 것을 목격했습니다.

GOCE 위성이 집으로 돌아왔습니다.

유럽은 지구의 중력장 지도를 작성하기 위해 1톤짜리 우주선을 발사했습니다. 그러나 GOCE(Gravity Field 및 Steady-State Ocean Circulation Explorer의 약어)가 이온 추진 시스템을 위한 크세논 연료가 부족하여 지구 위 139마일의 궤도를 유지할 수 없게 되자 중력은 마지막 웃음을 선사했습니다.

그럼에도 불구하고 과학자들은 기뻐했습니다. 그들은 GOCE 임무가 2년 동안 지속될 것으로 예상했지만 예상보다 낮은 연료 소비율 덕분에 4년이라는 시간을 버틸 수 있었습니다. 추가 임무 시간을 통해 지금까지 가장 정확한 지구 중력 데이터 수집이 가능해졌습니다.

연료가 부족하여 2013년에 대기권에 다시 진입한 유럽의 중력장 및 정상 상태 해양 순환 탐사기(GOCE) 위성에 대한 예술가의 묘사. 연료 보급 시설을 통해 우주 기관은 과학 위성의 작동 수명을 연장할 수 있습니다. (AOES 미디어랩/ESA)

하지만 GOCE와 다른 위성의 연료가 부족하지 않다면 어떻게 될까요? 임무를 계속할 수 있도록 궤도에서 연료 탱크를 다시 채울 수 있다면 어떨까요? 처음에는 추측에 불과했던 이 문제는 우주 쓰레기가 계속해서 축적되면서 위성과 우주 비행사 모두에게 위험을 초래하면서 점점 더 긴급해졌습니다.

실험실 테스트에서는 작은 파편이라도 심각한 손상을 초래할 수 있음을 보여줍니다. (ESA)

모든 위성이 수명이 다하면 지구로 다시 추락하는 것은 아닙니다. NASA에 따르면 현재 이 파편은 소프트볼보다 큰 23,000개 이상의 파편으로 구성되어 있으며 각 파편은 최대 17,500mph의 속도로 이동합니다. 게다가 0.04인치 이상, 심지어 더 작은 파편도 약 1억 개에 달합니다. 이제 우리는 잔해가 더 많은 잔해를 생성하는 지점에 도달했습니다. 2009년에는 두 개의 작동하지 않는 위성이 충돌하여 추적할 수 있을 만큼 큰 2,300개 이상의 조각으로 부서졌습니다.

현재 4,500개가 넘는 위성이 계속 작동하고 있으며 SpaceX 및 OneWeb과 같은 민간 기업이 앞으로 몇 년 동안 수천 개의 인터넷 위성을 계속해서 발사할 계획이므로 더욱 혼잡해질 것입니다.

"우리는 하나의 우주선을 발사하고 그 수명을 다한 다음 그 자리를 대신할 다른 우주선을 만들면 된다는 사고방식인 '한 번만 하면 끝'이라는 패러다임을 끝내려고 노력하고 있습니다."라고 Jill McGuire는 말합니다. 역사적인 허블 수리 임무에 참여했던 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 우주 로봇공학 엔지니어입니다. 그녀는 현재 궤도에 있는 위성에 자동으로 연료를 공급하는 다가오는 임무인 OSAM-1(궤도 서비스, 조립 및 제조)을 관리하는 탐사 및 우주 내 서비스 프로젝트 부서의 책임자입니다.

NASA가 이 분야의 유일한 플레이어는 아니지만 NASA가 이 분야를 개척했습니다. 2007년에 NASA는 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency), Boeing 및 Ball Aerospace와 협력하여 두 대의 특수 제작 우주선이 포함되고 배터리 교체와 같은 일부 서비스 시연이 포함된 협력적인 급유 시도인 Orbital Express를 시작했습니다. 그런 다음 2011년 NASA는 3단계로 구성된 프로젝트인 첫 번째 RRM(Robotic Refueling Mission)을 시작하여 2020년에 마무리했습니다. 이 임무를 통해 NASA는 재급유용으로 설계되지 않은 위성에 적용할 수 있는 기술을 입증하려고 했습니다.

NASA의 OSAM-1 우주선(왼쪽)이 Landsat 7에 접근하고 있습니다(이 디지털 아트 참조). 2025년으로 계획된 이 임무는 OSAM-1이 로봇 팔로 빠르게 움직이는 위성을 붙잡고 연료를 공급할 수 있는지 평가할 것입니다. (노스럽그루먼)

McGuire는 "OSAM-1은 로봇식 재급유 임무와 매우 유사할 것이며 실제 위성에 일반적인 충전 및 배수 밸브가 포함될 것입니다."라고 McGuire는 말했습니다. 임무는 단지 재급유에만 초점을 맞추지 않을 것이라고 덧붙였습니다. "우리에게 연료 보급은 서비스의 한 구성 요소일 뿐입니다. 이는 위성 위치를 변경하거나, 배터리 상자를 교체하거나, 장비를 업그레이드하는 것을 의미할 수 있습니다. 이는 또한 배치에 실패한 태양열 어레이 붐을 수리하는 것을 의미할 수도 있습니다."